Le vilebrequin : l’arbre qui fait tourner tout le moteur
Le vilebrequin reçoit la poussée des bielles et la transforme en rotation. C’est lui qui entraîne l’embrayage et la boîte, mais aussi l’arbre à cames, les pompes à huile et à eau et l’alternateur. Sa forme et son équilibrage déterminent en grande partie le caractère du moteur.
- Portées, masses, manetons
- Assemblé ou monobloc
- Équilibrage
1Le rôle du vilebrequin
Le vilebrequin tourne dans le bas du moteur, dans le carter. Chaque bielle est fixée sur un maneton décalé de l’axe : quand le piston descend, il fait tourner l’arbre comme la pédale fait tourner le pédalier d’un vélo.
À l’une de ses extrémités, il entraîne la transmission primaire vers l’embrayage. À l’autre, souvent l’alternateur. La chaîne de distribution, les pompes et parfois un arbre d’équilibrage lui prennent aussi leur mouvement.
2Sa composition
- A — les portées : les tourillons qui tournent dans les paliers du carter ;
- B — les masses : elles relient portées et manetons, et leur inertie fait passer les temps sans combustion ;
- C — les manetons : ils reçoivent les têtes de bielle ;
- D — les extrémités : elles portent les pignons ou l’alternateur.
3Vilebrequin assemblé ou monobloc
Le vilebrequin assemblé
Masses et maneton sont emmanchés à la presse. Il accepte une bielle monobloc sur roulement. On le trouve sur les monocylindres et les 2 temps. Moins rigide, il doit être parfaitement aligné.
Le vilebrequin monobloc
Forgé d’une seule pièce, rigide et précis. Il impose des bielles assemblées sur coussinets. C’est la norme sur les multicylindres.
4L’équilibrage
Pistons et bielles changent de sens deux fois par tour : ils créent des forces alternatives, sources de vibrations. On les compense par la forme des masses du vilebrequin. Mais un équilibrage parfait est impossible sur beaucoup d’architectures.
Les constructeurs ajoutent alors un ou deux arbres d’équilibrage, qui tournent en sens inverse et annulent une partie des vibrations. C’est le cas de nombreux monocylindres et bicylindres parallèles.
Le calage des manetons, c’est-à-dire l’angle entre eux, joue aussi sur les vibrations et sur le son. Voir l’architecture des moteurs.
5Calage du vilebrequin : 180°, 270°, 360°, crossplane
Le calage désigne l’angle qui sépare les manetons. Il fixe l’ordre et l’espacement des explosions, donc le son, les vibrations et la façon dont le moteur transmet son couple au pneu arrière.
| Moteur | Calage | Caractère | Exemples |
|---|---|---|---|
| Bicylindre en ligne | 360° | Explosions régulières, pistons qui montent ensemble, vibrations fortes | Anciennes anglaises |
| Bicylindre en ligne | 180° | Bon équilibrage primaire, explosions irrégulières | Nombreuses routières des années 1970 à 2000 |
| Bicylindre en ligne | 270° | Imite le rythme d’un V2 à 90°, bonne motricité | La plupart des bicylindres actuels |
| Quatre-cylindres en ligne | 180° (à plat) | Explosions régulières tous les 180°, montée en régime linéaire | La majorité des quatre-cylindres |
| Quatre-cylindres en ligne | Crossplane, manetons à 90° | Explosions irrégulières, couple mieux ressenti | Yamaha YZF-R1 depuis 2009 |
| Trois-cylindres | 120° | Explosions régulières tous les 240° | Triumph, Yamaha CP3 |
| Trois-cylindres | T-plane | Explosions irrégulières | Triumph Tiger 900 |
Un calage irrégulier laisse au pneu arrière un court répit entre deux poussées : la motricité en sortie de virage s’améliore, au prix de vibrations qu’il faut compenser par des arbres d’équilibrage.
6Usure du vilebrequin : jeux, coussinets et signes d’alerte
- Jeu radial : jeu entre le tourillon et son coussinet. On le mesure au fil calibré écrasé entre les deux pièces, et on le compare à la valeur du manuel.
- Jeu latéral de bielle : il se mesure à la cale d’épaisseur entre la tête de bielle et la joue du vilebrequin.
- Faux-rond : un vilebrequin voilé se contrôle au comparateur, entre pointes. Sur un vilebrequin assemblé, il peut se redresser ; un monobloc se remplace.
- Portées : rayures, traces de chauffe bleutées ou métal arraché imposent une rectification ou un échange.
Les coussinets existent en plusieurs classes d’épaisseur, repérées par une couleur. Le choix se fait en croisant le code frappé sur le carter et celui du vilebrequin, à l’aide du tableau du manuel d’atelier.
Voir aussi la bielle et les roulements.
7Questions fréquentes
Qu’est-ce qu’un vilebrequin « crossplane » ?
Un vilebrequin de 4 cylindres dont les manetons sont décalés de 90° au lieu de 180°. Les explosions sont irrégulières, comme sur un V4. La Yamaha R1 l’utilise depuis 2009.
Pourquoi un vilebrequin lourd ?
Son inertie rend le moteur plus doux et plus facile à bas régime, idéal en tout-terrain. Un vilebrequin léger monte plus vite en régime, au prix d’un caractère plus pointu.
Pourquoi les bicylindres modernes sont-ils calés à 270° ?
Ce calage reproduit la cadence d’un V2 à 90° : explosions irrégulières, sonorité plus grave et meilleure motricité, dans un moteur compact et économique à produire.
Qu’est-ce qu’un vilebrequin crossplane ?
Un vilebrequin de quatre-cylindres dont les manetons sont décalés de 90° au lieu d’être dans un même plan. Les explosions deviennent irrégulières et le pilote ressent mieux le couple.
À retenir
- Le vilebrequin transforme la poussée des bielles en rotation.
- Assemblé avec bielle monobloc, ou monobloc avec bielles assemblées.
- Masses et arbres d’équilibrage limitent les vibrations.
- Le calage fixe l’ordre des explosions, le son et la motricité.
- Les coussinets se choisissent par classe, d’après les codes du carter et du vilebrequin.